JPH1137410A - 循環流動層炉の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】断続的な燃焼対象物の投入に対して、一酸化炭
素等の未燃ガスの発生を防止する。 【解決手段】定期的かつ断続的に燃焼対象物を供給する
投入機の投入動作時に同期させて対象物の燃焼に必要な
燃焼用空気を炉下部から供給する流動空気とは別に二次
空気として吹き込みを開始または吹き込み量を増加さ
せ、非投入時にはこの二次空気の吹き込みを停止または
吹き込み量を低下させることで、断続的な燃焼対象物の
投入にたいして排ガス中の一酸化炭素等の未燃ガス濃度
を低値に制御する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は, 下水汚泥とし渣、
ふ渣等の混合焼却、産業廃棄物の焼却、各種燃料ボイラ
等に使用される循環流動層炉において、レシプロ式の投
入機のように特定の周期で定期的に投入動作を繰り返す
投入機を使用する場合の燃焼空気制御方法に関するもの
であって、とくに燃焼空気不足によるＣＯ、ＨＣＮ等の
未燃ガス成分を低く抑えながら、補助燃料の消費を低減
させる制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここに、本発明の制御方法に関連する循
環流動焼却炉の概要を図５を参照して説明する。この循
環流動焼却炉は、下水汚泥の他、必要に応じてし渣、ふ
渣、または各種の産業廃棄物などの燃焼対象物を投入し
乾燥、熱分解、燃焼させるライザー（炉本体）１と、こ
のライザー１から燃焼ガスおよび焼却灰と共に排出され
る流動媒体を燃焼ガスおよび焼却灰と分離するサイクロ
ン（流動媒体分離装置）２と、このサイクロン２で分離
した流動媒体をライザー１の下部へ返送するダウンカマ
ー（流動媒体返送管）３、ダウンカマー３から返送され
た流動媒体のライザー１への循環量を調整するニューマ
チックバルブ（流動媒体循環量制御弁）４から構成され
ている。

【０００３】そして、このライザー１の下部には、流動
空気供給口１１、第１の燃焼対象物供給口１３、第２の
燃焼対象物供給口１４および補助燃料供給口１２などが
設けられていて、各々から、燃焼用空気、補助燃料、処
理対象物の汚泥、し渣などが供給され、供給された燃焼
対象物は高温に保持されたケイ砂などの流動媒体により
乾燥、粉砕、熱分解されながら燃焼する。燃焼対象物が
更に多種にわたる場合には燃焼対象物供給口を更に追加
することもある。

【０００４】このライザー１内において燃焼対象物およ
び補助燃料は乾燥、粉砕、熱分解、燃焼の大部分を完結
し、燃焼排ガスとなってサイクロン２へ流動媒体と共に
導かれ、このサイクロン２では燃焼排ガスおよび焼却灰
からの流動媒体分離が行われ、さらに燃焼排ガス中に僅
かに残存する未燃ガス成分ＣＯ、ＨＣＮ、その他炭化水
素の反応が激しいガスの混合作用により促進される。な
お、このライザー１において処理できない不燃物はライ
ザー１下部の排出口１６から適宜排出される。また、燃
焼対象物のうち、し渣、シュレッダーダスト、低含水汚
泥等のように投入機内での絡みつきや付着等の問題から
スクリュー式投入機、投入ポンプ等の連続式供給機で供
給しにくいものについては第２の燃焼対象物供給口１４
からレシプロ式の供給装置のような一定の周期で定期的
かつ断続的にライザー１に燃焼対象物を投入する投入機
を使用する方が良い。また、補助燃料供給口１２からは
炉内の温度が燃焼に適切な温度となるようにオイル、ガ
ス等の補助燃料が供給される。

【０００５】次に、サイクロンは通常６００℃〜９００
℃に達する高温の排ガスおよび流動媒体が導入されても
支障の無いように耐火物および断熱材で構成されてい
る。ここで、導入された燃焼ガスは、このサイクロンの
円筒内壁の接線方向に導入されるので、激しい旋回流を
形成し、残存する未燃排ガス成分の酸化反応を行うと共
に、中央の排出管（内筒）２２に吸引されて排ガス出口
２４から排出される。そしてそれと同時に流動媒体は遠
心力により円筒部内壁に集約され排ガスと分離され、自
重で落下して下方に設けられたダウンカマー内の流動媒
体滞留ゾーン２１に回収されることとなる。

【０００６】そして、この流動媒体滞留ゾーン２１内の
流動媒体はニューマチックバルブ４に設置された制御用
空気供給口２３から供給される空気により適量に調整さ
れながらライザー１へ循環供給され、ライザー１の流動
状態が維持されるのである。このように、循環流動層炉
では、熱処理効果を高める流動媒体が循環して使用され
る。なお、このような用途の流動媒体としては、例えば
粒径が0.3 〜0.9mm 程度のケイ砂、アルミナ、石灰石な
どが使われる。

【０００７】循環流動層炉の場合には、このように流動
媒体を循環して用いるので従来の気泡流動層炉と比較し
て、燃焼対象物の性状や投入量の変動に対して炉が安定
であり、下水汚泥と同時にし渣を焼却する場合のように
同時に性状の大きく異なる燃焼対象物を燃焼させること
にも適しているが、この循環流動層炉において下水汚泥
とし渣を同時に焼却した場合の燃焼排ガスの組成の時系
列変化を調査した結果、図６のような状況が生じること
が分かった。

【０００８】図６は、排ガス出口２４（図３）で測定さ
れた、測定時間１〜１０（７分１２秒間隔）における、
酸素（O₂）、二酸化炭素（CO₂ ）、一酸化炭素（CO）の
濃度の変化を表示するグラフであるが、し渣の定期的か
つ断続的な投入により排ガス中の酸素濃度が大きく変動
し、残存する酸素が少ない場合と余分な酸素が非常に多
い場合が定期的に繰り返されている。そして測定時間７
〜８では、燃焼対象の投入量を増加させ、排ガス中の残
存酸素濃度を低めにしたため、し渣の投入時の排ガス中
酸素濃度が低下したときに燃焼のための酸素が不足状態
となり、その結果、高濃度の一酸化炭素が発生して、排
ガス中の一酸化炭素濃度が平常の１００ｐｐｍ以下のレ
ベルからスケールレンジから外れる１２００ｐｐｍを越
える異常値を示したことが分かる。

【０００９】このような高濃度の一酸化炭素ガスが発生
するとともに、ＨＣＮ、ダイオキシンなどの有害物質も
発生し易いので、このような状況は、未然に防止するこ
とが当然に要請される。その防止方法として、図５の流
動空気供給口１１からライザー１への空気供給量を増加
し、し渣が断続的に投入されても酸素不足にならないよ
うに余分に空気を入れて、排ガス中の残存酸素濃度を全
体的に高めにしておく方法がある。しかしながら、この
方法では余分な空気を多く含んで汚泥およびし渣を燃焼
に必要な温度にする必要があり、温度保持のための補助
燃料が余分に必要となる。また、一部には焼却対象物の
投入口等にマイクロ波の反射または透過量の変化を測定
したり、回転する羽にかかる重量を測定するなどの方法
で断続的な燃焼対象物の投入を検知して燃焼空気の供給
を調整する方法が考えられているが、この方法では燃焼
対象物の投入を検知するセンサー類が複雑でコストがか
かるほか、確実に機能を果たすための調整が困難であっ
た。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、一酸化炭素ガスの急激な発生を防
止するにあたり、炉の燃焼状態にほとんど影響を与える
ことなく、補助燃料の消費量を増加させることもなく、
焼却対象物の断続的な投入を検知するセンサー類を必要
としないで一酸化炭素ガスの酸化を確実に行うための空
気を供給することのできる循環流動層炉の制御方法を提
供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めになされた本発明の循環流動層炉の制御方法は、定期
的に投入、非投入を繰り返す投入機を用いて断続的に燃
焼対象物を供給する循環流動層炉において、定期的かつ
断続的に燃焼対象物を供給する投入機の投入動作時に同
期させて対象物の燃焼に必要な燃焼用空気を炉下部から
供給する流動空気とは別に二次空気として吹き込みを開
始または吹き込み量を増加させ、非投入時にはこの二次
空気の吹き込みを停止または吹き込み量を低下させるこ
とで、断続的な燃焼対象物の投入による燃焼空気量の不
足を防止でき、また非投入時の過剰な空気供給を無くす
ことで補助燃料の消費量も低減することががき、更に断
続的な燃焼対象物の投入状態を監視するセンサー等機器
を必要としないことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の循環流動層炉の制
御方法に係る実施形態を図１、図２、図３、図４を参照
して説明する。本発明の制御方法が適用され得る循環流
動層炉の断面イラストである図１において、流動媒体の
排ガスからの分離を行うサイクロン２に二次空気口３１
が設けられている点以外は、基本構造において先に説明
した従来の循環流動層炉の構造と差異がない。

【００１３】そして、本発明の特徴とするところは、こ
の循環流動層炉のサイクロン２において、ライザー１か
ら導入された燃焼ガスに二次空気を供給して燃焼に必要
な酸素を適量に維持し、排ガスの一酸化炭素濃度を低値
に維持する制御方法にある。すなわち、図３に示すごと
く、一定の周期で定期的かつ断続的に焼却対象としてし
渣などが炉内に送り込まれる時には投入機からの投入開
始信号により所定量の二次空気を供給すれば、断続的な
し渣の投入による燃焼用酸素の不足を防止することがで
き、排ガス中の一酸化炭素濃度を低く保つことができ
る。

【００１４】この場合、図４に示しように、焼却対象物
は実際には炉内に投入してから乾燥、粉砕、熱分解等の
過程を経ながら燃焼するため、投入から燃焼に至るまで
の燃焼遅れ時間が存在している。これは通常焼却対象物
によりほぼ決まった時間であるため、投入機の投入開始
および投入停止の信号を得てから、予めこの燃焼遅れ時
間と二次空気吹き込み量を制御しているコントロールバ
ルブ等の制御弁の作動時間を考慮して、この燃焼遅れ時
間だけ遅らせ、かつ制御弁の作動時間だけ早めて二次空
気を吹き込めばより良い結果が得られる。また、図１に
おいて、サイクロン２の側壁に設けられた単数または複
数個の二次空気口３１から二次空気を内部に供給するよ
うにすれば更に炉内への二次空気吹き込みによる影響が
少なくなり更に良い。

【００１５】このような制御方法の実施形態における排
ガス中の酸素（Ｏ₂ ）、二酸化炭素（ＣＯ₂ ）および一
酸化炭素（ＣＯ）の濃度変化を図２に例示する。図２
は、先に説明した図６と同様な方法で排ガス中の各成分
の濃度を測定した結果を示すグラフであり、燃焼対象物
として下水汚泥の他にし渣が炉内に投入されているが、
測定時間１〜１０の全てにおいて高濃度の一酸化炭素ガ
スが排出されることなく、通常の一酸化炭素濃度レベル
である１００ｐｐｍ以下に維持されていることが分か
る。また、当然ながら断続的なし渣の投入に対して二次
空気の吹き込み量の調節を行い燃焼に必要な空気を維持
しているため排ガス中の酸素濃度、二酸化炭素濃度も本
発明の制御方法を行っていない図４の結果と比較して明
らかに安定している。

【００１６】

【発明の効果】本発明の循環流動層炉の制御方法は、以
上に説明したように構成されているので、炉内の燃焼対
象物の燃焼状態に影響を与えることなく、補助燃料の消
費量を増加させることなく、さらに断続的な燃焼対象物
の投入を検知するセンサーを設置することもなく、排ガ
ス中の一酸化炭素濃度を低いレベルに保つことができる
という優れた効果がある。よって本発明は従来の問題点
を解決した循環流動層炉の制御方法として、その工業的
価値は極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための循環流動層
炉のイラスト図。

【図２】本発明の実施形態による排ガス成分の濃度変化
を表すグラフ。

【図３】本発明における投入機の作動と二次空気量の関
係を示すグラフ。

【図４】同上。

【図５】一般的な従来の循環流動層炉のイラスト図。

【図６】従来の燃焼排ガスの成分の濃度変化の変化を示
すグラフ。

【符号の説明】

１ ライザー、２ サイクロン、３１ 二次空気口。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定期的に投入、非投入を繰り返す投入機を
   用いて断続的に燃焼対象物を供給する循環流動層炉にお
   いて、定期的かつ断続的に燃焼対象物を供給する投入機
   の投入動作時に同期させて対象物の燃焼に必要な燃焼用
   空気を炉下部から供給する流動空気とは別に二次空気と
   して吹き込みを開始または吹き込み量を増加させ、非投
   入時にはこの二次空気の吹き込みを停止または吹き込み
   量を低下させることで、断続的な燃焼対象物の投入によ
   る燃焼空気量の不足を防止でき、また非投入時の過剰な
   空気供給を無くすことで補助燃料の消費量も低減するこ
   とができ、更に断続的な燃焼対象物の投入状態を監視す
   るセンサー等機器を必要としない循環流動層炉の制御方
   法。
2. 【請求項２】投入機の投入動作開始および投入停止時間
   に燃焼対象物、焼却対象物の燃焼遅れ時間を考慮して二
   次空気の供給開始および停止時間を調整するようにした
   請求項１に記載の循環流動層炉の制御方法。
3. 【請求項３】二次空気の吹き込み位置を流動媒体分離用
   のサイクロン部として炉の粒子循環量、温度分布等に影
   響がほとんど無く、排ガス中の未燃成分の発生を抑制す
   ることのできる請求項１または請求項２に記載した循環
   流動層炉の制御方法。